✨Michael Faraday

Michael Faraday, FRS (ngày 22 tháng 9 năm 1791 – ngày 25 tháng 8 năm 1867) là một nhà hóa học và vật lý học người Anh (hoặc là nhà triết học tự nhiên, theo thuật ngữ của thời đó) đã có công đóng góp cho lĩnh vực Điện từ học và Điện hóa học.

Faraday nghiên cứu về trường điện từ xung quanh một dây dẫn có dòng điện một chiều chạy qua. Khi nghiên cứu những vấn đề này, Faraday đã thành lập khái niệm cơ bản về trường điện từ trong vật lý, rồi sau đó được phát triển bởi James Maxwell. Ông cũng khám phá ra cảm ứng điện, nghịch từ, và định luật điện phân. Ông chứng minh rằng từ học có thể tác động lên các tia của ánh sáng. Những sáng chế của ông về những thiết bị có điện trường quay đã đặt nền móng cho công nghệ động cơ điện, và ông có công lớn khi làm cho điện có thể sử dụng trong ngành công nghệ.

Về mặt hóa học, Michael Faraday phát hiện ra benzene, nghiên cứu về clathrate hydrate, sáng chế ra hình dạng đầu tiên của đèn Bunsen và hệ thống chỉ số oxy hóa, và công bố các thuật ngữ như anode, cathode, electrode, và ion.

Mặc dù Faraday được đào tạo ở trường rất ít và biết ít về toán cao cấp, như phép giải tích, nhưng ông là một trong những nhà khoa học có uy tín trong lịch sử. Các nhà nghiên cứu về lịch sử của khoa học cho rằng ông là người chủ nghĩa thực nghiệm tốt nhất trong lịch sử khoa học. Đơn vị SI của tụ điện, farad, được đặt theo tên của ông, cũng như hằng số Faraday, điện tích trong một đơn vị mole của electron (khoảng 96,485 coulomb). Định luật cảm ứng Faraday nói rằng luồng điện từ thay đổi trong thời gian nhất định tạo ra một lực điện động tỷ lệ.

Faraday là vị giáo sư hóa học Fullerian đầu tiên và lỗi lạc nhất của Viện Hoàng Gia Anh Quốc, đã giữ vị trí trong suốt cuộc đời.

Albert Einstein đã dán tấm hình của Faraday lên phòng học của mình cùng với những tấm hình của Isaac Newton và James Clerk Maxwell.

Những năm đầu

Faraday được sinh ra ở Newington Butts, Gia đình ông không được sung túc. Bố của ông, James, là thành viên của giáo phái cơ đốc Glassite. James Faraday chuyển vợ và hai con rời khỏi Outhgill, Westmorland (nơi ông đã học việc ở làng rèn) đến Luân Đôn trong suốt mùa đông của năm 1790-1791. Michael được sinh ra trong mùa thu năm đó. Cậu nhóc Michael Faraday, là người con thứ ba trong bốn người con, chỉ có được những kiến thức cơ bản nhất từ nhà trường, phải tự nỗ lực giáo dục mình. Lúc 14 tuổi, ông học việc ở cửa hiệu đóng sách và bán sách George Riebau ở Blandford St và, trong suốt 7 năm học việc, ông đã đọc được rất nhiều sách, trong đó có sách của Isaac Watts, quyển Mở mang trí tuệ, và ông say mê tiến hành các nguyên lý và quan điểm trong quyển sách. Ông đã biểu lộ niềm đam mê với khoa học, nhất là lĩnh vực điện năng. Đặc biệt, ông được truyềnn cảm hứng bởi quyển sách Đàm thoại với Hóa Học viết bởi Jane Marcet.

Ở tuổi 20, vào năm 1812, khi kết thúc học việc, Faraday đã tham dự các buổi thuyết giảng của nhà hoá học nổi tiếng người Anh Humphry Davy của Học viện Hoàng Gia và Hội hoàng gia Luân Đôn, và của John Tatum, người sáng lập Hội triết học Thành phố. Các vé của những buổi thuyết giảng này được trao cho Faraday bởi William Dance (một trong những người sáng lập Hội yêu nhạc của Hoàng Gia). Sau đó, Faraday gửi cho Davy một quyển sách dày 300 trang mà ông đã ghi chép những điều trong buổi thuyết giảng. Davy trả lời ngay lập tức, một cách ân cần và hào hứng. Khi Davy bị giảm thị lực trong tai nạn với nitrogen trichloride, ông quyết định thuê Faraday làm thư ký. Khi John Payne, một trong những phụ tá trong Học viện Hoàng Gia, bị sa thải, Sir Humphry Davy được yêu cầu tìm người thay thế. Ông đã chỉ định Faraday làm người phụ tá hóa học tại Học viện Hoàng Gia vào ngày 1 tháng 3 năm 1813.

Faraday cưới Sarah Barnard (1800–1879) vào ngày 12 tháng 6 năm 1821, Họ không có con. Họ gặp toàn thể gia đình tại nhà thờ Sandemanian. Ông đã xưng tội với giáo đoàn Sandemanian một tháng sau khi kết hôn.

Thành tựu khoa học

Hóa học

phải|Michael Faraday trong phòng thí nghiệm. Những năm 1850 họa sĩ [[Harriet Jane Moore đã ghi chép cuộc đời Faraday bằng những bức tranh màu nước.]] trái|[[tetrachloroethylene molecule]] Công việc hóa học đầu tiên của Faraday là làm phụ tá cho Humphry Davy. Faraday nghiên cứu riêng biệt về clo, ông đã phát hiện ra hai chloride của cacbon. Ông cũng làm thí nghiệm gian khổ đầu tiên về sự khuếch tán khí, một hiện tượng đã được biết đến bởi John Dalton, tầm quan trọng của hiện tượng vật lý này đã được Thomas Graham và Joseph Loschmidt đưa ra ngoài ánh sáng. Ông đã thành công trong việc hóa lỏng một vài loại khí; nghiên cứu về hợp chất của thép, và tạo ra những loại thủy tinh mới dùng cho mục đích quang học. Một mẫu vật trong những miếng thủy tinh nặng nề này sau đó đã làm nên lịch sử khi mà Faraday đã phát hiện ra hiện tượng xoay mặt phẳng ánh sáng phân cực khi đưa miếng thủy tinh này vào trường điện từ, và nó cũng là vật liệu đầu tiên bị đẩy bởi các cực của từ trường.

Ông đã sáng chế ra thứ mà sau này gọi là đèn Bunsen, loại đèn này đã được sử dụng hầu hết trong các phòng thí nghiệm vì tính tiện lợi của nguồn nhiệt. Faraday nghiên cứu bao trùm trong lĩnh vực hóa học, khám phá ra các chất hóa học như benzene, và hóa lỏng các khí ví dụ như clo. Sự hóa lỏng khí chứng minh rằng khí chỉ là dạng hơi của chất lỏng có điểm sôi rất thấp, và đưa ra quan điểm chắc chắn về sự kết hợp phân tử. Vào năm 1820 Faraday công bố hợp chất tổng hợp đầu tiên làm từ cacbon và clo, C₂Cl₆ và C₂Cl₄, và xuất bản các kết quả nghiên cứu trong các năm tiếp theo. Faraday cũng xác định được cấu tạo của chlorine clathrate hydrate, chất đã được khám phá bởi Humphry Davy vào năm 1810.

Faraday cũng đã khám phá ra các định luật điện phân và đưa ra công chúng các thuật ngữ như anode, cathode, electrode, và ion, các thuật ngữ này phần lớn xuất phát bởi William Whewell.

Faraday là người đầu tiên công bố cái mà sau này được gọi là metallic nanoparticles. Vào năm 1847 ông khám phá ra rằng quang tính của nước vàng (gold colloid) khác với quang tính của các kim loại thông thường khác. Đây có thể là xuất bản đầu tiên về sự khảo sát tác động ở mức lượng tử, và có thể được xem là đã khai sinh ra ngành công nghệ nano.

Điện và Từ

Faraday được biết đến nhiều nhất vì những thành quả trong lĩnh vực Điện và Từ học. Thí nghiệm được ghi chép đầu tiên của ông là làm nên pin volta bằng 7 đồng xu, xếp chồng lên 7 tấm kẽm và 7 miếng giấy được tẩm nước muối. Với loại pin này, ông đã phân tích hợp chất Magnesi sulphat. nhỏ|upright|[[Pin Volta]] nhỏ|upright|trái|Thí nghiệm điện trường xoay của Faraday, ca. 1821 nhỏ|upright|Một [[solenoid]] Vào năm 1821, ngay sau khi nhà hóa học, vật lý học người Đan Mạch, Hans Christian Ørsted khám phá ra hiện tượng điện từ trường, Davy và một nhà khoa học người Anh William Hyde Wollaston cố gắng làm ra một động cơ điện nhưng bất thành.

Từ phát hiện đầu tiên về điện từ vào năm 1821, Faraday tiếp tục công việc ở phòng thí nghiệm để khám phá tính chất của vật liệu và tiến hành các thí nghiệm cần thiết. Vào năm 1824, Faraday làm một mạch điện để tìm hiểu liệu một từ trường có thể tác động lên dòng điện của dây điện đặt gần nhau, nhưng không tìm ra kết quả nào. Ông theo đuổi các nghiên cứu với ánh sáng và điện từ trong ba năm mà không có kết quả nào mới. Trong suốt bảy năm tiếp theo, Faraday dành phần lớn thời gian vào việc hoàn thiện công thức cho chất lượng kính quang học, hợp chất chì boro-silicate, thứ mà ông đã sử dụng cho nghiên cứu sau này về việc kết hợp giữa ánh sáng và điện từ. Trong khi nhàn rỗi, Faraday tiếp tục xuất bản các kết quả thí nghiệm (một số liên quan tới điện từ) và đã trao đổi thư từ với các nhà khoa học nước ngoài (cũng làm việc với điện từ) mà ông đã gặp trước đây ở các chuyến đi châu Âu với Davy. Sau khi Davy mất được 2 năm, vào năm 1831, ông bắt đầu công bố một loạt các thí nghiệm mà ông đã khám phá về cảm ứng điện từ. Joseph Henry dường như đã khám phá ra hiện tượng tự cảm ứng sớm hơn vài tháng và kết quả của cả hai muộn hơn của Francesco Zantedeschi ở Ý đã được công bố vào năm 1829 và 1830. Nhà hóa học người Anh John Daniell (bên trái) và Michael Faraday (bên phải), được tin là sáng lập ra ngành điện hóa ngày nay. Thành quả lớn nhất của Faraday đến khi ông quấn hai cuộn dây cách điện xung quanh một vòng kim loại, và phát hiện rằng, mỗi khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây này thì lập tức có một dòng điện được sinh trong cuộn dây kia.]] Vào năm 1845, Faraday khám phá ra rằng nhiều vật liệu tồn tại một lực đẩy nhỏ bởi từ trường, một hiện tượng ông gọi là nghịch từ.

Faraday cũng phát hiện ra rằng mặt phân cực của ánh sáng phân cực tuyến tính có thể bị đảo bởi một từ trường ngoài tác động lên đường đi của ánh sáng. Ngày nay cái này được biết đến với thuật ngữ Hiệu ứng Faraday. Ông viết rằng, "I have at last succeeded in illuminating a magnetic curve or line of force and in magnetising a ray of light". ("Cuối cùng tôi đã thành công trong việc chiếu sáng đường cong của điện từ hoặc đường lực và trong việc từ hóa các tia sáng")

Lúc cuối đời (năm 1862), Faraday sử dụng kính quang phổ để tìm sự biến đổi khác nhau của ánh sáng, sự thay đổi quang phổ ánh sáng vì từ trường. Tuy nhiên, những thiết bị ông dùng không đủ tốt để phát hiện ra sự thay đổi quang phổ. Pieter Zeeman sau này đã sử dụng thiết bị cải tiến hơn để nghiên cứu hiện tượng này, công bố kết quả vào năm 1897 và nhận giải Nobel vật lý vào năm 1902 vì thành công này. Trong cả bản nghiên cứu năm 1897 và bản thuyết trình nhận giải Nobel, Zeeman đều đề cập tới thí nghiệm của Faraday.

Lồng Faraday

trái|Điện trường bên ngoài tạo ra dòng điện trong bề mặt lồng Faraday, làm cho bên trong lồng không có điện trường.

Thư mục

Faraday's books, with the exception of Chemical Manipulation, were collections of scientific papers or transcriptions of lectures. Since his death, Faraday's diary has been published, as have several large volumes of his letters and Faraday's journal from his travels with Davy in 1813–1815.

• [http://www.archive.org/details/chemicalmanipula00fararich 2nd ed. 1830], [http://books.google.com/books?id=apjfZ3P8GdQC&pg=PA1&dq=chemical+manipulation#PPP9,M1 3rd ed. 1842]
• ; vol. iii. Richard Taylor and William Francis, 1855
• • published in eight volumes; see also the [http://www.faradaysdiary.com/ 2009 publication] of Faraday's diary
• • volume 2, 1993; volume 3, 1996; volume 4, 1999
• [http://www.archive.org/details/courseofsixlectu00fararich Course of six lectures on the various forces of matter, and their relations to each other] London; Glasgow: R. Griffin, 1860.
• [http://www.archive.org/details/liquefactionofga00fararich The liquefaction of gases] Edinburgh: W. F. Clay, 1896.
• [http://www.archive.org/details/lettersoffaraday00fararich The letters of Faraday and Schoenbein 1836-1862. With notes, comments and references to contemporary letters] London: Williams & Norgate 1899.